لكسر قيود بنية الشبكة الضوئية المتجانسة المتماثلة، وتحسين كفاءة الاقتران لمصدر الضوء المتكامل على شريحة السيليكون البصري الكهربائي. تقترح هذه الدراسة تصميم مقاوم متدرج عالي الكفاءة قائم على بنية السيليكون على ركيزة عازلة، مناسب لربط جهاز ليزر الانبعاث الرأسي (VCSEL) بدائرة مدمجة فوتونية على السيليكون، مما يقلل من صعوبة متطلبات زاوية الربط لتكامل VCSEL البصري الكهربائي. تحقق هذه الطريقة من تعديل شرط براجغ من خلال تغيير كل من فترة الشبكة ونسبة التعبئة، وتحسين عمق التآكل للشبكة لتوزيع مجال الانعراج بما يتوافق أكثر مع توزيع المجال الغاوسي. بالإضافة إلى ذلك، تم تحسين تصميم هيكلين: مقاوم متجانس ذو فترة ونسبة تعبئة ثابتتين، ومقاوم متدرج أمامي بفترة ثابتة ونسبة تعبئة متغيرة. كنموذج للمقارنة، تم التحقق من فعالية تصميم المقاومة المتدرجة حيث يعزز كفاءة الاقتران ويزيد أيضًا من توجيه زاوية دخول VCSEL، مما يجعل اتجاه اقتران جهاز VCSEL أكثر مرونة. تظهر نتائج المحاكاة العددية أن أعلى كفاءة اقتران لمقاوم متجانس، مقاوم متدرج أمامي، ومقاوم متدرج تصل إلى 54.62% (-2.63 ديسيبل)، 60.18% (-2.21 ديسيبل)، و64.55% (-1.90 ديسيبل) على التوالي. وبفضل تحسينات التصميم، يتمتع هذا الهيكل بمجال تحمل زاوية دخول ضوء مصدر من 6° إلى 21°، مما يقلل بشكل كبير من صعوبة العمليات التجريبية. تؤكد النتائج الرقمية موثوقية الطريقة، وتُظهر إمكانية تحقيق كفاءة اقتران تصل إلى 64.55% (-1.90 ديسيبل) وتحمل زاوية دخول كبير دون استخدام مرآة خلفية، استنادًا إلى بنية تكاملية غير متجانسة على السيليكون. تشير النتائج التجريبية إلى أن المقاومة المصممة ضمن نطاق الطول الموجي من 1500 إلى 1600 نانومتر تظهر كفاءة اقتران عالية لاتجاهات دخول مختلفة للألياف الضوئية، مع توجيه اقتران أفضل.

التكامل الضوئي الكهربائي على السيليكون;مطابقة النمط;تحمل زاوية الدخول;كفاءة الاقتران;مقاوم الاقتران